一種可重構鑄造成型快速3d打印方法
【專利摘要】本發明公開了一種可重構鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構鑄模，包括步驟：步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的三維模型；步驟2、對所述三維模型進行解析，獲得stl格式的標準格式模型；步驟3、解析stl格式的標準格式模型獲得包絡球運動軌跡的g代碼；步驟4、以g代碼作為驅動，對可重構鑄模進行重構，使重構的鑄模與三維零件模型匹配；步驟5、基于重新構造的可重構鑄模，向鑄模腔內澆灌加熱后的液態半液態3D打印材料；步驟6、澆灌完成后，對鑄模進行拆卸，獲得成型成性的零件模型。本發明采用基于鑄造及可重構鑄模的方式實現零部件的成型成性，大大提高零件3D打印的速度和效率及適用范圍。
【專利說明】一種可重構鑄造成型快速3D打印方法
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及零件快速成型與三維制造領域，尤其涉及一種可重構鑄造成型快速3D打印方法。
【背景技術】
[0002]增材制造具有幾十年的歷史，在傳統金屬件成型和制造方面研究的內容比較多。隨著計算機技術的發展，增材制造的3D打印技術，近年來引起了人民越來越多的關注。特別是隨著ABS、ULTEM、PPFS/PPSU、Polyjet光聚合材料在醫療、教學和玩具、塑性件成型等輕工業行業的成熟應用，3D打印受到國家的重視。
[0003]參考百度指數和知網指數，我們可以發現無論從學術、媒體和用戶關注度來看，3D打印技術從2010年至今呈指數級的速度在增長。例如，利用3D打印技術，打印出的下顎骨、氣管夾板已經在臨床上邊成功應用；3D打印機械蜘蛛、義肢手掌已經在工業上邊應用等。可以說，3D打印技術是現代工業升級換代的一個重要方面，已經成為多個國家和省市的發展戰略。
[0004]但三維制造有個重要的問題還需要進一步的研究和加于解決。那就是傳統噴涂方式的3D打印技術的效率問題。目前三維制造設備，例如Stratasys、Cubex和Mbot等的打印效率很低。從這個意義上來說，三維制造技術在面向大眾化的消費面前，還不夠成熟。因此，提高目前3D打印技術的成型效率，具有重要的意義。基于鑄模重構鑄造成型快速3D打印技術，正是基于這樣的出發點提出的。
[0005]
【發明內容】
[0006]本發Μ的目的在于提供一種鑄模重構鑄造成型快速3D打印方法，以提高3D打印的效率。
[0007]本發明采用如下技術方案來實現的:
一種可重構鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的三維模型；
步驟2、對所述三維模型進行解析，獲得stl格式的標準格式模型；
步驟3、解析stl格式的標準格式模型獲得包絡球運動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅動，對可重構鑄模進行重構，使的重構的鑄模與三維零件模型匹配；
步驟5、基于重新構造的可重構鑄模，向鑄模腔內澆灌加熱后的液態或半液態的3D打印材料；
步驟6、澆灌完成后，對鑄模進行拆卸，從而獲得成型成性的零件模型。
[0008]進一步地，所述可重構鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球作為包絡球的運動包絡路徑確定，所述曲面成形模組共對應五個包絡球,各包絡球的運動軌跡受到g代碼的驅動。
[0009]進一步地，步驟4中對可重構鑄模進行重構具體為:g代碼為驅動下，所述可重構鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列,五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構鑄模與三維零件模型匹配。
[0010]進一步地，所述的3D打印材料包括水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料。
[0011]相比基于噴涂方式的3D打印技術，本發明的有益效果是:
1、采用基于鑄造的方式實現零部件的成型成性，能大大提高零件3D打印的速度和效率，是解決目前3D打印效率問題。
[0012]2、通過采用可重構鑄模，以零件三維實體模型為驅動，對鑄模進行智能重構的方式，適應不同材料、結構零部件的三維快速成形，更好地適應零件成型成性的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為基于鑄模重構鑄造成型的3D打印技術路線圖。
[0014]圖2為可重構模組和鑄模腔工作空間示意圖。
[0015]圖3為鑄模腔二維圖及包絡球示意圖。
[0016]圖4為球形零件鑄造方式打印成型過程示意圖。
[0017]圖5為紡錐形零件鑄造方式打印成型過程示意圖。
[0018]圖6為臺柱形零件鑄造方式打印成型過程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本發明的發明目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0020]實施例一
如圖1所示，一種可重構鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構鑄模，包括步驟:
步驟11、基于Solidwork、Pro/E或UG三維建模軟件建立零部件的三維模型；
步驟12、對所述三維模型進行解析，獲得stl格式的標準格式模型；
步驟13、解析stl格式的標準格式模型獲得包絡球運動軌跡的g代碼；
步驟14、基于g代碼為驅動，由包絡球對可重構鑄模進行重構，使的重構的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟15、基于重新構造的可重構鑄模，向鑄模腔內澆灌加熱后的液態或半液態的3D打印材料；
步驟16、澆灌完成后，對鑄模進行拆卸，從而獲得成型成性的零件模型。
[0021 ] 如圖2所示，所述可重構鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組21，每個方向的曲面成型模組21由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡球的運動包絡路徑確定的，所述曲面成形模組共對應五個包絡球，各包絡球的運動軌跡受到g代碼的驅動(見圖3)。
[0022] 實施例二 本實施例針對球形零件，詳細說明本發明的3D打印過程。
[0023]如圖4所示的球形零件鑄造方式打印成型過程示意圖，一種可重構鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E或三維建模軟件建立零部件的球形三維模型41 ；
步驟2、對所述球形三維模型41進行解析，獲得stl格式的標準格式模型42 ；
步驟3、解析stl格式的標準格式模型42獲得包絡球運動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅動，由包絡球對可重構鑄模進行重構，使的重構的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟5、基于重新構造的可重構鑄模43，向鑄模腔內澆灌加熱后的液態或半液態的水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料；
步驟6、澆灌工藝完成后，對鑄模進行拆卸，從而獲得成型成性的球體零件模型44。
[0024]本實施例中，所述可重構鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡球的運動包絡路徑確定的，所述曲面成形模組共對應五個包絡球，各包絡球的運動軌跡受到g代碼的驅動。
[0025]進一步地，步驟4中對可重構鑄模進行重構具體為:g代碼為驅動下，所述可重構鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列,五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構鑄模與球形三維模型41匹配。
[0026]實施例三
本實施例針對紡錐形零件，詳細說明本發明的3D打印過程。
[0027]如圖5所示的紡錐形零件鑄造方式打印成型過程示意圖，一種可重構鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的紡錐形三維模型51 ；
步驟2、對所述紡錐形三維模型51進行解析，獲得stl格式的標準格式模型52 ；
步驟3、解析stl格式的標準格式模型52獲得包絡球運動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅動，由包絡球對可重構鑄模進行重構，使的重構的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟5、基于重新構造的可重構鑄模53，向鑄模腔內澆灌加熱后的液態或半液態的水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料；
步驟6、澆灌工藝完成后，對鑄模進行拆卸，從而獲得成型成性的紡錐形零件模型54。
[0028]本實施例中，所述可重構鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡球的運動包絡路徑確定的，所述曲面成形模組共對應五個包絡球，各包絡球的運動軌跡受到g代碼的驅動。
[0029]進一步地，步驟4中對可重構鑄模進行重構具體為:g代碼為驅動下，所述可重構鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列，五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構鑄模與紡錐形三維模型51匹配。
[0030]實施例四
本實施例針對臺柱形零件，詳細說明本發明的3D打印過程。[0031 ] 如圖6所示的臺柱形零件鑄造方式打印成型過程示意圖，一種可重構鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的臺柱形三維模型41 ；
步驟2、對所述臺柱形三維模型61進行解析，獲得stl格式的標準格式模型42 ；
步驟3、解析stl格式的標準格式模型62獲得包絡球運動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅動，由包絡球對可重構鑄模進行重構，使的重構的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟5、基于重新構造的可重構鑄模63，向鑄模腔內澆灌加熱后的液態或半液態的水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料；
步驟6、澆灌工藝完成后，對鑄模進行拆卸，從而獲得成型成性的臺柱形零件模型64。
[0032]本實施例中，所述可重構鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡球的運動包絡路徑確定的，所述曲面成形模組共對應五個包絡球，各包絡球的運動軌跡受到g代碼的驅動。
[0033]進一步地，步驟4中對可重構鑄模進行重構具體為:g代碼為驅動下，所述可重構鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列,五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構鑄模與臺柱形三維模型61匹配。
[0034]本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種可重構鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構鑄模，其特征在于，包括步驟: 步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的三維模型； 步驟2、對所述三維模型進行解析，獲得stl格式的標準格式模型； 步驟3、解析stl格式的標準格式模型獲得包絡球運動軌跡的g代碼； 步驟4、基于g代碼為驅動，對可重構鑄模進行重構，使的重構的鑄模與三維零件模型匹配； 步驟5、基于重新構造的可重構鑄模，向鑄模腔內澆灌加熱后的液態或半液態的3D打印材料； 步驟6、澆灌完成后，對鑄模進行拆卸，從而獲得成型成性的零件模型。
2.根據權利要求1所述的可重構鑄造成型快速3D打印方法，其特征在于:所述可重構鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球作為包絡球的運動包絡路徑確定，所述曲面成形模組共對應五個包絡球，各包絡球的運動軌跡受到g代碼的驅動。
3.根據權利要求2所述的可重構鑄造成型快速3D打印方法，其特征在于:步驟4中對可重構鑄模進行重構具體為:g代碼為驅動下，所述可重構鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列，五個維度方向的曲面陣列形成鑄模腔，使得可重構鑄模與三維零件模型匹配。
4.根據權利要求1至3任一項所述的可重構鑄造成型快速3D打印方法，其特征在于:所述的3D打印材料包括水玻璃、樹脂、ABS塑料。
【文檔編號】B29C67/00GK104002481SQ201410199927
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】劉偉東, 劉嶼, 陳安, 胡躍明, 吳忻生 申請人:華南理工大學